随着传统能源的枯竭,大力发展海上风电项目成为解决国内外能源短缺的有效途径。海上风机在服役期间长期受到风、波浪等水平荷载的作用,造成基础损伤和承载力下降,因此研发高效、经济的风电基础形式和控制基础的变形成为海上风电研究的重要课题。桩筒复合基础是一种新型的海上风电基础形式,具有经济、施工方便和承载力较高的特点,为使该基础早日投入工程应用,有必要对水平静载与动载作用下桩筒复合基础承载特性进行研究。主要研究内容如下:(1)总结水平荷载作用下桩基础与筒基础的工作性状和计算方法,在此基础上基于极限地基反力法,结合桩筒复合基础的受力特点推导基础水平极限承载力计算公式,该公式经计算验证具有较高的可信度和安全度,比较符合实际工况。(2)建立采用桩筒复合基础的海上风电整体有限元模型,对其进行模态分析,得到前八阶频率和瑞利阻尼系数,同时研究水平静载作用下桩筒复合基础的承载特性。分析表明:桩筒复合基础为柔-刚设计形式,所用尺寸满足规范要求的安全频率;水平静载作用下发生绕转动点的变形,随着荷载增大,变形增大,转动点下移一定距离后会保持稳定;相比于用钢量相等的单桩基础,桩筒复合基础在水平承载力和造价方面优势明显。(3)建立不同荷载参数、尺寸参数、土体参数的桩筒复合基础有限元模型,通过施加正弦荷载模拟风浪荷载,研究水平循环荷载作用下桩筒复合基础的承载特性。分析表明:循环次数n=10为土体剪胀阶段与剪缩阶段的分界点,荷载循环次数从1到10时,桩顶位移增幅较大,随后增幅变缓,超过1000次循环后位移逐渐趋于一个定值;当荷载超过一定值后,桩顶水平位移发展剧烈,且不再稳定;当荷载频率处于某一特定值,即f=0.4Hz时,基础的侧向位移变化会格外剧烈;当堆积荷载不超过0.5MPa时,合理增加堆积荷载可以提高基础的水平承载力;土体内摩擦角和粘聚力对基础水平承载力影响较小,弹性模量与摩擦系数对基础水平承载力影响较大;在桩筒埋深比不超过10时,合理增加桩筒埋深比是减小基础水平变形的有效措施。(4)通过地基对基础施加地震加速度,分析地震作用对桩筒复合基础水平承载特性的影响。研究发现:相比于地震加速度,泥面处水平位移具有滞后性;三类与四类场地基础变形较大,用Taft波进行地震作用计算会使结果偏于安全。